Source: The Conversation – in French – By Amirreza Torabizadeh, PhD candidate, Civil Engineering, Concordia University
De nouveaux signes de détérioration récemment découverts sur le pont de l’Île-aux-Tourtes ont incité le gouvernement du Québec à renforcer les poutres et à mettre en place de l’étaiement pour maintenir la structure en service.
Le pont accueille environ 87 000 véhicules par jour et nécessite une surveillance constante ainsi que des réparations d’urgence pour garantir sa sécurité.
Cette situation nous rappelle que le béton vieillissant peut se dégrader et engendrer des risques pour la sécurité.
Le Canada compte des milliers de ponts en béton, comme celui de l’Île-aux-Tourtes, qui ont atteint ou dépassé leur durée de vie prévue. Avec le temps, ces structures sont de plus en plus à risque de se détériorer, souvent lentement et de manière invisible.
Une détection précoce
Notre étude se penche sur la modélisation des structures en béton susceptibles de se détériorer en raison des contraintes environnementales et du vieillissement. Notre objectif est de déterminer combien de temps une structure reste sûre et, si nécessaire, quelles stratégies de rénovation sont applicables.
Pour bien comprendre ces risques, les chercheurs peuvent avoir recours aux dernières avancées technologiques, comme l’imagerie par drone, la détection des défauts assistée par l’IA ou encore des tests non destructifs afin de collecter régulièrement des données fiables sur l’état d’une structure.
La combinaison de ces technologies avec des techniques modernes de modélisation informatique permettrait au Canada d’instaurer un système capable de déceler les dangers de manière précoce, d’éviter des problèmes coûteux et de faciliter la prise de décision concernant les stratégies de réparation et de rénovation.
Partout au Canada, de nombreux ponts en béton construits des années 1960 aux années 1980 approchent de la fin de leur durée de vie utile. Le Bulletin de rendement des infrastructures canadiennes de 2019 a révélé que près de 40 % des routes et des ponts du pays étaient dans un état passable, mauvais ou très mauvais, ce qui illustre l’ampleur du problème.
Au Canada, les conditions climatiques, avec leurs cycles de gel-dégel, l’utilisation de sel de voirie et l’humidité, accélèrent la fissuration et la détérioration des surfaces. Des recherches sur la durabilité du béton dans les climats froids ont démontré comment ces mécanismes réduisent progressivement les performances structurelles.
Les changements climatiques intensifient par ailleurs les fortes précipitations, les variations de température et les conditions de charge, ce qui soumet les structures vieillissantes à un stress supplémentaire. Dans l’Ouest canadien, la vulnérabilité sismique constitue un risque supplémentaire pour les ponts en béton les plus anciens.
Tous ces facteurs contribuent à l’accumulation des retards d’entretien et à une tendance qui consiste à ne traiter la détérioration que lorsqu’elle est devenue visible ou problématique.
Des modèles d’inspection inefficaces
Les inspections traditionnelles des ponts, effectuées par des équipes d’accès par câble (des professionnels qui utilisent des câbles et des équipements spécialisés pour travailler en hauteur sur des structures telles que les ponts), nécessitent souvent la fermeture de voies, perturbent la circulation et sont coûteuses.
En conséquence, ces inspections sont peu fréquentes, ce qui permet aux dommages de s’aggraver sans être détectés entre deux cycles d’inspection. Les informations recueillies sont souvent incohérentes, car les équipes n’utilisent pas toutes les mêmes méthodes pour enregistrer les problèmes.
Lorsque les problèmes sont décelés tardivement, les réparations entraînent davantage de fermetures de voies et de déviations ainsi que des périodes de travaux plus longues. Ces fermetures ont également un coût économique, car les temps d’arrêt affectent les entreprises, les habitants des banlieues et les services essentiels. Une détection précoce permettrait aux villes de planifier des réparations moins importantes et d’utiliser des méthodes de renforcement moins perturbantes.
Les trois principaux facteurs que les ingénieurs doivent mettre en balance lorsqu’ils évaluent l’état des infrastructures vieillissantes sont le coût, le temps et l’exactitude. Nos recherches visent à prédire avec précision les risques structurels, grâce à une modélisation de la détérioration du béton au fil du temps qui prend en compte l’apparition de fissures et les contraintes environnementales.
Cependant, tout modèle repose sur les informations collectées sur le terrain et sur leur représentativité de l’état actuel de la structure. Pour prédire avec exactitude le comportement d’un pont, les données doivent être précises, cohérentes et régulièrement mises à jour, ce que les inspections traditionnelles ne permettent que rarement.
Le secours de la technologie
Les nouvelles avancées technologiques dans les domaines de la science des données et des techniques d’observation sont en train de changer la donne.
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Les drones peuvent prendre des images haute résolution des fissures et des dommages de surface en quelques minutes, sans fermeture de voies ni recours à de l’équipement lourd. Les systèmes d’IA peuvent ensuite analyser ces images et mettre en évidence des éléments subtils qui pourraient passer inaperçus lors d’une inspection manuelle. D’autres méthodes non destructives, telles que le radar ou le balayage ultrasonique, permettent de détecter des problèmes cachés sous la surface.
Associées à une modélisation informatique avancée, ces technologies offrent aux ingénieurs civils une vision beaucoup plus claire de l’état d’une structure. Cette observation précoce et précise les aide à planifier des réparations plus rapides et moins perturbantes. Cela réduit également les temps d’arrêt, c’est-à-dire les fermetures et les retards qui peuvent engendrer des coûts économiques pour les entreprises et les usagers.
Des informations précises permettent aux collectivités de choisir des solutions de réparation et de rénovation efficaces et adaptées.
Le Canada ne peut se contenter d’inspections sporadiques et de réparations d’urgence pour gérer ses ponts vieillissants. En combinant de meilleurs modèles avec une collecte de données cohérente et automatisée, les ingénieurs pourront effectuer une détection précoce et éviter les perturbations importantes liées aux fermetures de dernière minute.
Ces outils ne remplaceront pas les ingénieurs, mais ils fourniront aux décideurs des informations claires et plus de temps pour planifier. Miser dès à présent sur ces méthodes de pointe permettra de renforcer la sûreté de nos ponts, de fluidifier le trafic et de garantir la sécurité de nos collectivités pour les années à venir.
Emre Erkmen reçoit un financement du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.
Amirreza Torabizadeh ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.
– ref. De nouvelles technologies permettent de détecter plus tôt les problèmes des ponts vieillissants – https://theconversation.com/de-nouvelles-technologies-permettent-de-detecter-plus-tot-les-problemes-des-ponts-vieillissants-271595